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运动生物力学的任务范文1
论文摘要:本文根据运动生物力学学科自身的特点以及该门学科在高校开展的情况，从不同专业学生特点出发，论述了影响高校运动生物力学教学的因素。
前言运动生物力学是一门交叉学科，自20世纪90年代开始，现代的运动生物力学开始朝着系统综合和微型微观两个方向发展。运动生物力学又是一门理论性和实践性都很强的科学。它是解剖学、生理学、力学的理论与体育运动实践相互交叉、融合后产生的一门新的综合性学科。作为高校开展的运动生物力学课程也在我国实行新课标的大背景下也作出了很大的改革和创新，但是总的看来，高校运动生物力学在教学方面还是比较落后，我们不能盲目的追求别人的先进教育，我们更应该结合本国运动生物力学发展现状和我国高校学生特点，不断改进教学手段和方法，找到适合我国高校学生的教学体系，提高学生学习效率。
1.在运动生物力学教材的编制中需注意的问题
随着运动生物力学学科的发展，运动生物力学教材也在不断的进行改编，开设运动生物力学的高校普遍使用运动生物力学通用教材，高校通用教材比较适合解决问题式的学习，但缺少了学生提出问题式的能力培养，其原因是缺少创新意识和方法论的导引。教材在一定程度上已成为影响学科发展的瓶颈，出版不同对象的运动生物力学书籍和著作应不同，应该倡导学术自由和流派争鸣，鼓励并支持编写出版和翻译出版不同风格、不同流派的运动生物力学专著和教材，以满足不同层次的教学和科研需求。
2.教师在基础教学中应该注意的问题
从一定程度来说，教师的教学水平直接影响学生的学习效果，尤其是运动生物力学这门逻辑性和实验性都很强的学科，在加上各体育院校招收学生的标准不同，同一个院校学生不同专业文化知识有差异性，所以教师在选择教学方法和教学内容上要不能按部就班的模仿其他院校，也不能以一种教学内容一种教学方法针对不同专业的学生。影响学生学习效果的除了教师的教学水平以外还有诸多因素，比如教师向学生传授的课程思想等等。
2.1 教师在运动生物力学教学内容的选取上应注意的问题
由于我国体育院校办学的根本任务不同，因此就导致了招生标准不同，学生的来源不同，因此特别是学生人学时的物理、数学基础差异较大。体育院校专业多，各专业学生知识深浅程度不同，但是目前却采用同一种教材进行教学，虽然教师在教学过程中有适当的调整，但教学过程基本是按照同一教学大纲的内容和进度进行的。因此，教师在教学内容的选取中要考虑到本学校学生的知识结构，调整各专业内容、进度，并详细了解本专业学生感兴趣的章节。在者由于学生毕业后的教育对象主要是青少年，因此，对于有些专业的学生在教学中要适当的补充青少年方面的材料丰富教学内容。
2.2教师在教学方法上应注意的问题
教师在运动生物力学的教学中应以专业施教，进行针对性的教学方法进行教学，如“直观法”、“导学法”、“答辩法”和“程序框图法”等教法，彻底破除一本教材、一种教法的模式。所期望的目标是调动学生学习的积极性和创造性，促使学生开动脑筋想问题，锻炼学生的形象思维、抽象思维及逻辑推理以优化教学效果。多方法解决难点和重点既应讲得准确、恰当、简明、科学性强，又应讲得生动、形象、通俗易懂，从而使学生掌握严格的定义、公式及原理，又能用其分析问题，实现培养学生分析问题、解决问题能力的总目标。
2.3 教师在教学中应关注学生的学习思想
关注学生学习思想，就是减轻学生学习该门学科的心理负担，增强学生学习兴趣，教学的过程中不应把运动生物力学向学生夸大成难学难懂的学科，避免高年级学生向低年级学生讲述该门学科难学的恶劣影响，造成学生从未接触该门学科就抵触的消极心理。要打消学生的畏惧心理。同时教师要使学生认识到运动生物力学在工作、学习、生活等领域的重要作用，从而使学生对其产生浓厚的兴趣，积极主动地学习并加强综合性练习。要鼓励学生开动脑筋大胆质疑，互相讨论，互相补充，提示学生在这一过程中应首先提出具体动作，并对动作进行简要表述，然后阐述相关理论，再将理论联系实际得出结论。
3.运动生物力学师资队伍建设
所谓师资队伍建设，系指通过脱产学习或在职进修，集中培训或个人进修等多种途径、多种形式，拓宽、加深教师的专业知识，增强业务能力和综合素质，提高教书育人和科学研究水平，以适应教育教学改革与建设的需要。只有搞好师资队伍建设，才能为学校的各项改革与建设。
小结:运动生物力学是一门综合性、应用性很强的学科。我们想要在有限的学时内和教学条件下讲授大量的、浓缩了的科学理论，并教会学生做到理论联系实际不容易。如何以最优的形式传递信息，还需在教材体系和教学内容的改革方面作大量的探索。为了使运动生物力学教学适应当前科学技术发展和教育发展的形势，并赶上外域的发展水平，我们希望能够关注现有教学中出现的相关问题，建立一套适合中国国情的运动生物里学教学体系。
参考文献:
[1]徐玉明.“理论联系实际原则”在运动生物力学教学中的应用[J]南京体育学报.1994.第2期
[2]李齐茹.对不同专业生物力学教学的调查研究[J]成都体育学报.2001.第一期
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[4]李世明，部义峰.浅谈运动生物力学的学科性质[J].安徽体育科技.2006，27(3)
[5]陈建民.体育学院不同专业《运动生物力学》教学实践的区别[J].体育科学研究.2008，12(4)
运动生物力学的任务范文2
一、理想成现实
人类很久以前就有飞往太空的理想，流传于人们中间嫦娥奔月的故事就是其中的一曲，今天随着科学技术特别是力学的发展，这个理想已经变为现实。1969年7月16日早晨9点32分阿波罗11号飞船连同它的三十六层楼房高的土星5号火箭在肯尼迪角的39A综合发射台发射了。当时飞船上载有三名航天员，当飞船与“土星5”火箭第三级分离，飞船沿过渡轨道飞行2．5天后，便开始接近月球，此时飞船服务舱的主发动机减速，使飞船进入环月轨道。接着，两名航天员进入登月舱，并驾驶登月舱与飞船分离，这时飞船指挥舱内的一名航天员继续驾驶飞船绕月球轨道飞行，而另两名航天员则乘登月舱在月面着陆。登月后航天员采集了岩石和土壤（22千克），展开了太阳电池阵，安装了月震仪等。任务完成后，他们乘登月舱的上升级返回月球轨道，与飞船对接，最后返回地球。人们可以听到首次踏上月球表面的船长阿姆斯特朗的名言“这是个人迈出的一小步，但却是人类迈出的一大步”。开罗广播电台将阿波罗登月称为“人类最伟大的成就”。我国也于北京时间2007年10月24日18时05分左右，嫦娥一号探测器从西昌卫星发射中心由三号甲运载火箭成功发射。嫦娥一号”（Chang'E1）月球探测卫星由中国空间技术研究院承担研制，以中国古代神话人物嫦娥命名。中国首次月球探测工程嫦娥一号卫星是中国自主研制、发射的第一个月球探测器。实现了我们的探月梦想。
二、发展中的力学新学科
力学工作者研究了新型的动力机械，使人类控制自然的能力飞速向前发展。目前各种新型的动力机械正在不断地研制出来。
力学的分支工程――热物理就是一门专门研究新能源的利用方法以及各种新型动力机械的学科，在能源转换为动力的过程中发生的各种物理现象则是这门学科的主要内容。
实现高速飞行，除了要有新型的动力机械外，还有许多困难要克服。比如当高速飞行器的速度达到声速十几倍时，飞行器的表面温度可高达摄氏一万度左右，在这种情况下，飞行器表面空气分子已经部离解，如沿用一般的动力学知识研究显然已不行，于是产生了力学的又一分支――高速空气动力学。这是一门专门研究在高温情况下空气动力学物理现象的学科，这门学科揭示的规律能真实的反映各种实际情况，因此是设计高速飞行器的重要理论基础。
第二次世界大战前后，约有二十架英国的重型轰炸机接连失事。为什么会发生这样的事故呢？经过对飞机残骸的研究，发现这些事故都是由于金属“疲劳”造成的。
“疲劳”问题涉及的范围十分广泛，几乎所有的现代工业。比如航空工业、机械工业、原子能工业、造船工业等都普遍存在着产品“疲劳”问题。在这种情况下，固体力学的一个分支――“疲劳”学诞生了，这是一门专门研究“疲劳”的成因、“疲劳”裂纹的产生、裂纹的扩展以及“疲劳”预防的学科，我们运用“疲劳”学知识可以把构件的“疲劳”寿命计算出来，还可以设计出抵抗“疲劳”破坏的新的结构。
二十世纪30年代以来，一系列的由于寒冷而引起的脆断事故，特别是桥梁和船舶的破坏，引起人们的极大注意。为了探索这类事故原因，诞生了固体力学的另一分支――断裂力学，这是一门专门研究结构和材料的断裂规律以及放断措施的综合性学科，它主要研究外部条件和应力间的关系，确定材料的抗裂性能参量、指标及测试方法，提出合理选材的原则，建立起新的设计概念和安全措施，以控制和防止结构的断裂破坏。
三、力学的新贡献
现代飞机的速度增加得很快，由于空气动力加热造成的高温使飞机常用的铝合金和镁合金的机械性能急剧下降，当温度持续上升到260―315摄氏度时，这两种合金就完全不能使用了。与此同时，飞机结构还将承受更为严重的冲击和振动。
为了解决上述问题，力学工作者研究出了一种新型材料――复合材料。复合材料由两种或多种具有不同性能的材料经人工复合而成，具有相当优异的力学性能，例如，高强度、高硬度、耐高温，可在1100―1300摄氏度下正常工作，此外，复合材料的耐腐蚀性、电绝缘性能、减震性能和抗磁性能也都很好，并且易于成型和加工。由于复合材料具有如此优异的力学性能，它在宇航和机械制造业中得到十分广泛地应用。现在已经用玻璃纤维复合材料制造火箭、导弹和发动机壳体，用玻璃钢制造汽车机车的机身及配件，制造石油管道、煤矿支柱、电机护环、带电操作工具等。
四、生物体内也有力学
尽管我们对宇宙空间和微观世界已有一定的认识，相比之下，对生命过程的了解却很不够。青少年朋友们，你们可知道水里动物为什么会游泳？昆虫、鸟类为什么会飞？血液为什么会流动吗？原来，生物中存在着许多力学问题，我们如果掌握了生物中的力学规律，就有可能拯救很多人的生命，为人类谋福利。例如，第一次世界大战期间，流行性感冒蔓延，许多人并发肺炎形成肺脓肿，医生怕病人感染，就在患者的胸壁开孔排脓，结果却使不少人死亡。经研究才明白这种手术违背呼吸的力学规律，后被制止才避免了更大的损失。
运动生物力学的任务范文3
Application of 3D animation in Wushu routine teaching and training
ZHANG Sheng-li1，YAN Ming2，ZHANG Yu-bin3
（1.Department of Physical Education，Shanghai Univercity of Electric Power，Shanghai 200090，China；
2.School of Physical Education，University of Jinan，Jinan 250022，China；
3.Wushu Institute of General Administration of Sport，Beijing 100029，China）
Abstract: The authors analyzed the advantages of 3D animation in the sports area today, probed into how to apply 3D animation technology to assist Wushu routine teaching and training, and revealed the following findings: apply-ing 3D animation can realized the 3D Wushu routine teaching, make Wushu technical moves more vivid and intui-tive, assist the innovating of difficult technical moves in routines and the learning of new difficult moves, make technical diagnoses, and virtualize abstract processes and environments of Wushu
Key words: school physical education；Wushu；physical education teaching；3D animation
多年以来，在武术套路教学与训练中，教师和教练员主要采用录像等二维视觉媒体作为主要教育技术手段来辅助教学与训练，从宏观层面采用直观、模糊方法进行技术指导，较少从精确、量化的微观层面分析运动技术并用于指导教学与训练。与传统的直观视觉媒体相比，计算机三维动画具有清晰的三维特性，可以直观地显示运动员的技术动作，也可以用量化的方式描述运动员在三维空间的位置及运动轨迹，可以虚拟现实或理想中的新、难技术动作，具有其它媒体所无法比拟的优越性。目前国内应用三维动画辅助武术教学和训练的研究还未见到。本研究以3D MAX制作的三维动画为例，探讨如何应用三维动画技术辅助武术套路教学与训练。
1 武术套路与人体三维动画可以实现直观和微观两个层面的契合
三维动画能否真实、精确地反映武术套路运动技术是我们首先要关注的问题，这就要求人体三维动画在直观视觉和微观量化两方面达到与武术套路技术的契合。
1)套路技术动作与人体三维动画的直观契合。
目前人体三维动画主要是通过运动捕捉技术制作完成的。运动捕捉技术实时地检测、记录表演者的肢体、表情乃至相机、灯光在三维空间的运动轨迹，将它们转化为数字化的“抽象运动”，并将其“赋予”用动画软件(如3D MAX)制作生成的模型，使模型做出和表演者一样的动作，并生成最终的动画序列[1]。所以运用运动捕捉技术捕捉运动员的套路技术动作制作完成的人体三维动画与运动员的实际动作是一致的，拳种的风格、劲力、节奏等都可以反映出来，在视觉效果上，达到与真实人体武术动作的直观契合。
2)套路技术动作与人体三维动画的微观契合。
人体三维动画系统是通过捕捉表演者的动作甚至表情，用这些动作或表情数据直接驱动动画模型[2]。所以，使用计算机对人体形态参数数据进行处理，可以得到不同时间计量单位上不同人体姿势的空间坐标(X、Y、Z)。
人体三维动画可以精确描述武术套路运动员在不同时相(通常以帧来表示)肢体在三维空间位置(通常以X、Y、Z轴的数值来表示)，可以显示肢体动作的运动轨迹，可以计算出肢体运动的速度、方向，可以计算出关节的角度、角速度等。武术套路动作质量中动作规格、难度动作的完成情况可以用肢体在空间位置的坐标参数、运动轨迹、关节角度来精确地衡量，达到虚拟与现实在微观层面的契合。
2 三维动画辅助武术套路教学、训练的优势
1)在教学、训练中真正达到三维立体示范。
武术套路的特点之一是动作数量多、方向路线变化多，这就给武术套路的学习带来困难。在教学中如何让学生快速形成运动表象、建立技术概念是十分重要的。因此示范作用在武术套路教学与训练中显得尤其重要。
以往的直观教学中，除了教师演练外，主要依靠视频的直观演示作为辅助教学的媒体。视频教学具有一定的局限性，首先，视频是二维显示，学生要全面了解动作结构，必须不断改变观察点。其次，学生只能按照视频拍摄的角度进行观看，无法了解人体其他角度的动作技术规格，所以对动作的感知缺乏完整性和准确性。三维动画有空间三维运动轨迹，制作完成后在观看时可以达到立体效果，以太极拳三维动画为例，动画制作完成后，学习者就可以通过控制按钮自由旋转太极拳人体动画的示范位置、示范面，或实现画面的放大或缩小，达到立体教学的效果。
2)辅助武术套路难度动作创新。
对于难美类项群的运动项目而言，创编新动作是非常重要的。在武术套路自选项目比赛中，完成一个创新的B级动作难度(含连接难度)加0.2分；完成一个创新的C级动作难度(含连接难度)加0.3分；完成一个创新的超C级动作难度加0.4分[3]。以往创编新难度动作的过程主要是在教练员和运动员的大脑中和身体上试验完成。由于现实人体的客观局限性，运动员在试做新创编动作时，存在较大的风险。所以，教练员和运动员感到缺乏一个能够清晰、稳定、完整、快速的创编和演示动作的辅助工具，来对创编动作进行“定量化、形象化”解释。这样直接影响了动作的效果和创编新动作的效率。
对于虚拟实境中的每一个单独动作的对象来说，空间位置的确定是由空间坐标的3个变量x、y、z来决定的，任何对象的运动都可以由其在空间的运动曲线模型来描述。运用计算机三维动画的人体建模技术可以建立一个标准的武术套路运动员动态人体模型。通过改变各时间点所对应的人体模型各部位的三维坐标参数(即X、Y、Z轴的数值)，可以实现人体模型身体旋转、翻滚、跳越、起伏转折以及四肢的摆动、屈伸等动作，从而创编出任何想象中的武术动作。然后对新动作进行分析、评价，修改不合理的部分，找出最有可能实现的创新动作，从而提高创编动作的质量。
此外，利用人体三维动画进行武术套路新动作的创编时，可以对人体模型的动作进行分割、复制、删除等修改，从而缩短创编新动作的时间；可以随时从不同角度进行加速、减速、定格等播放，进行新动作的效果演示，快速得到创编动作的反馈，以便随时进行修改，从而提高创编动作的效率。
3)缩短建立动作表象的过程。
对于武术套路教学和训练而言，建立清晰、正确的动作表象是非常重要的一环。应充分利用运动员的视觉、听觉形成动作表象，明确动作的技术结构及技术要领，建立完整的技术概念[4]。在以往武术套路难度动作的教学和训练中，建立动作表象的途径一方面是靠教师对技术的讲解、示范，观看优秀武术套路运动员的录像获得外部技术信息。另一方面是靠运动员的本体感觉，获得内部技术信息。
通过观看优秀武术套路运动员难度动作的三维动画，可以比观看二维视频更快速、更准确地获得外部技术信息，建立完整、清晰的技术概念。通过观看自身技术动作的三维动画，反馈自身的运动信息，使运动员更好地感知身体内部信息，感受自己身体在空间的位置和肢体的运动坐标，从而更快更好地建立动作表象。
4)在套路技术诊断中达到直观与量化的结合。
在武术套路训练中，通过技术分析，诊断出运动员动作技术的不足，进行有针对性的训练，对于提高动作技术水平是非常重要的。技术分析方法大体有两种，即生物力学分析法和简单观察法。目前对武术套路动作技术的生物力学分析主要是通过运动捕捉技术对运动员三维运动轨迹进行实时捕捉，得到运动员在不同时间点的空间位置(通常以X、Y、Z轴的数值来表示)，然后对采集到的技术动作的各项参数(包括位移、速度、加速度、力矩等)进行生物力学分析，找出运动员动作技术中存在的不足。
武术套路技术包括动作质量、演练水平、难度(自选项目)[5]。演练水平主要还是通过直观观察、模糊评判来反映，无法进行生物力学的精确分析，这是由武术套路的项目特点决定的。所以武术套路技术分析不可能单纯依靠生物力学分析法，还要依靠观察分析。通过运动捕捉技术得到的运动员的技术动作是以三维空间点的形式存在，还不是直观的人体动作。人体三维动画很好地解决了这一问题。通过建立三维人体模型，然后把运动捕捉获得的数据导入人体模型，人体模型就会产生和人体同样的运动，以此产生的运动员套路技术动作三维动画可以直观地反映运动员的套路演练水平。
通过运动捕捉技术生成的人体三维动画不但可以直观地反映运动员的套路技术水平，还可以对运动员三维空间的运动轨迹进行精确的量化。教练员不但可以观察运动员的演练水平，还可以从各个时相和各种角度观察运动员动作规格和难度的完成情况。如踢腿的高度、身体旋转的角度等，都可以得到精确的数值。对错误动作进行准确的时间和空间定位，找到此时人体姿势的空间坐标(X，Y，Z)，对错误动作的人体形态参数数据进行分析，找出错误原因，完成量化的数字分析。教练员能够有的放矢地纠正运动员技术动作。
此外，人体三维动画优势之一是可以对动作技术进行修改，运用运动捕捉技术对优秀武术套路运动员的技术动作进行捕捉，对其中不规范的部分进行修改，可以建立标准技术动作模型。
5)虚拟武术中的抽象过程和环境。
计算机三维动画另一优势是虚拟现实技术，虚拟现实技术是指利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种专用设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术[6]。利于虚拟现实技术可以完成在现实人体或环境中所无法完成的任务。武术特别是传统武术比较注重练“气”，其中涉及到人体经络、穴位以及气血运行等中医知识。这些内容，肉眼无法观察，录像也只能是对已经完成动作或直观景物的再现，对于这样的抽象概念却束手无策。在以往的教学中，也只能是通过挂图等静态图像来学习，因为这些过程非常抽象，学生难以理解，在教学过程存在困难。而计算机三维动画的虚拟现实技术可以非常清晰地虚拟这一过程。可以利于3D MAX软件中的角色动画制作一个人物，并将武术中的抽象内容赋予其上。这样，就将抽象的概念转化成直观影像，使原本抽象的过程变得直观、生动，便于理解。
运动生物力学的任务范文4
［关键词］推拿学；课程教学；虚拟仿真；网络教学平台
全球化信息化时代背景下，用于线上远程教学的虚拟仿真教学是发展趋势所在［1，2］。本团队与上海梦之路数字科技有限公司进行了深入的合作，初步构建了“推拿学”虚拟仿真教学实验教学项目平台软件，并应用于教学实践过程中，取得了一定进展，现报告如下。
一、“推拿学”传统教学特点
“推拿学”实验教学课程的目的是使学生通过教师指导、实操训练掌握常用的推拿手法操作技能、动作要领、注意事项和临床应用思维。推拿手法注重技巧与感受的统一，因此学生需要通过观察教师示范操作、感受教师手法动作、实践操作练习，不断体会，逐步地掌握手法的动作要领。所以传统推拿教学方法主要以课堂教学为主，并且需要教师手把手地教，同时需要分小班上课。“推拿学”实训课的传统教学的特点正是其远程教学的难点所在。
二、“推拿学”虚拟仿真项目建设的意义
在师资力量和教学资源有限的情况下，“推拿学”教学在传统的教学模式下难以推动发展，无法较好地保障教学质量。在面对重大紧急公共事件情况及复杂的国际形势下，为应对不同时期不同情况下的“推拿学”教学要求，急需开发适合“推拿学”教学特点的线上教学方式应对将来远程教学的需要，保证远程教学的质量。
三、“推拿学”虚拟仿真项目建设难点
根据目前教学研究中虚拟仿真建设“能实不需”的共识，“推拿学”大部分内容其实是属于难以虚拟、不需仿真的。许多线上教学平台采用视频示范动作加教师讲解来实现线上教学，即用操作视频代替线下教师示范动作。这种模式基本能从形式上完成教学任务，但学生对于手法力学和动作结构的理解以及手法的感受经验的缺失成了线上教学难以突破的重要方面。虽然多媒体教学中使用的图像、视频、流程图等能达到一定的辅助教学的效果，但难以让学生深入理解其内涵，特别是生物力学和运动解剖方面。而这两方面难以理解的方面正是“推拿学”虚拟仿真教学的突破口。四、“推拿学”虚拟仿真教学项目的构建
（一）构建设计思路
本系统通过数字化模拟，主要利用人体内部结构透视、骨骼3D建模、生物力学分析、病例情境动画等，展示手法和病例的相关教学内容，有利于解决学生课后深入学习推拿手法技术和临床应用思路的难题，并通过对动作要领和临床应对的判别，辅助教师检验学生对推拿手法和临床思路的掌握程度。（见图1）对推拿教学中学生最复杂的最难以理解的十余种重点手法采用动作结构生物力学虚拟的形式，通过人体内部结构透视、骨骼3D建模、生物力学分析等，让学习者掌握重点推拿手法核心技巧。可以让学生形象生动的了解蕴藏于传统推拿手法姿势、着力部位、动作结构、注意事项中的要领，让学习者掌握推拿临床应用的思维和方法。采用动画模拟常见的5种推拿临床常见重点病症的病例，再现临床临证情境，通过虚拟病例的问诊、检查、诊断、处方、操作设计等环节锻炼学生临床思维能力和手法应用能力。本项目基于互联网平台，不受时间、地域的限制，支持PC端、手机端、平板，评价机制合理，与推拿实际操作紧密结合，虚拟推拿手法动作要点，能够服务于广大的学生，是传统中医课堂教学的有效延伸与拓展。
（二）模块设置
本项目包含实验目的、学习简介、手法学习、临床情境及考核测试5大模块。1.实验目的模块：点击进入第一模块实验教学目的，学生浏览后有后台记录学生学习过程，观看后点击首页可返回主菜单。2.学习简介模块：点击第二模块学习简介，即可进入相关内容页面，动画观看完毕，点击继续按钮，即可切换内容页面。学习简介介绍了《推拿学》绪论，让学生在开始学习之前先了解《推拿学》的起源，基本内容及学习方法。3.手法学习模块：返回主菜单，点击手法学习模块，或进入实训按钮，均可进入手法学习页面，页面左侧是重点手法菜单，右侧是重点手法展示内容。软件涉及的重点手法涵盖推拿六大类手法中的重点代表性手法共十一种。以摆动类手法——一指禅推法的教学设计为例：点击播放按钮，可以动态观察到摆动类手法——一指禅推法的重点姿势：例如“沉肩”的手法展示：通过3D解剖结合真人视频（将肩关节骨骼的透视效果在动作示范视频上显示）。其他还包括动作角度的生物力学显示、骨骼肌收缩产生手法动作的显现等，动态地让学生了解到该项手法的主要要领。5个姿势要领均可点击查看，反复学习，关键内容可以暂停观摩。点击动作解析按钮，可观看到该重点手法的肌肉发力动态，通过3D建模，结合真人动态，将动作分解开来，让学生更能直观学习，掌握发力要点，并通过对动作用力方向和大小以及错误动作要领的判别。4.临床应用模块：点击进入将有5个病例，分别通过动画展现临床常见的颈椎病、腰痛、肩周炎、头痛和失眠的临证情境。病例发声口述症状，系统提示临床检查等病历资料，学生通过分析可进行诊断和推拿治疗手法处方的开列。在学生开设推拿处方时，需从设定好的手法库中选定适宜该疾病、证型的手法，并按合理的手法顺序安排实施。5.考核模块：以上每一项学习过程均附有考核按钮。点击考核按钮，通过平时教学经验总结了学生常犯的错误，通过视频展示，考核学生掌握情况，对每种错误手法都会标识出错误之处。另外临床情境考核需要学生作出诊断和处方，特别是推拿手法处方的合理应用，由后台程序脚本规定每一种手法的应用范围，当学生应用合理时给予肯定分数。考核结果通过后台最终得出形成性评价，能辅助教师检验学生对推拿手法和临床思路的掌握程度。
（三）主要开发技术
本项目采用3D动画技术进行场景和动画绘制，并对实验内容进行分解，采用了AnimateCC技术进行程序合成，实现人机互动。AnimateCC对HTML5Canvas和WebGL等多种输出提供原生支持，并可以进行扩展以支持SnapSVG等自定义格式。新增HTML5创作工具，为网页开发者提供更适应现有网页应用的音频、图片、视频、动画等创作支持。管理平台开发语言及开发工具：本项目管理平台采用Java语言开发，Java是一门面向对象编程语言，Java语言作为静态面向对象编程语言的代表，极好地实现了面向对象理论，允许程序员以优雅的思维方式进行复杂的编程。本项目管理平台采用了Eclipse作为开发工具，Eclipse基于Java的可扩展开发平台。通过集成的（JavaDevelop-mentKit）JDK，完成开发工作。
五、实施过程与实施效果
（一）建设实施过程
在教学实施过程中，本软件没有时间空间限制，学生随时可以通过多种数字化终端登录进行学习和实训，以弥补课后自学效果不良的短板。学生在实训的过程中，通过直观视频操作识别进行考核，能够快速发现自己在推拿操作上的误区和差距。系统后台对考核进行数据统计，从而建立对于学生的形成性评价，能够明显提升学生的手法动作学习能力和手法实践操作的信心。在本课程平台初步建立之后的两个学期（2020年秋季学期、2021年春季学期），对我校2018级中医学专业两个试点班，共计128名学生的“推拿学”教学进行了初步的实验教学。实施过程中将本虚拟仿真实验内容作为“线上线下教学”中线上部分，用于学生平时课后复习与练习，并按30%的比例作为形成性评价的一部分。同时对于学生期末成绩进行对照分析以及问卷调查。
（二）实验教学及问卷调查结果
初步的实验教学结果显示，与同年级同学期两个平行班相比较，虚拟仿真实验班的期末考试中笔试成绩平均分提高4.8分（P＜0.05），操作考核成绩平均分高6.2分（P＜0.05），差异有统计学意义。说明虚拟仿真在一定程度上有助于学生理解手法操作内涵。另外通过“问卷星”小程序问卷调查显示，92%的受访学生认为虚拟仿真网络教学平台操作便利性良好，教学满意度为87%。说明本教学平台基本得到学生认可。讨论以虚拟情境（VirtualRealityTechnology,VR）等为代表的虚拟现实世界，突破了传统教学的时间、空间和安全等限制，构建高度仿真的实验教学环境，通过人机交互和网络通信等技术实现远程操作流程和场景［3］。自2013年教育部推动建设级虚拟仿真实验教学工作以来［4］，许多高校都开展了虚拟仿真实验建设，成绩斐然［5-7］。虽然虚拟仿真教学具有很多显示的和潜在的优点，但需要肯定和强调的是，传统的实验教学方式和手段对提高学生的动手能力与思维能力有着不可替代的作用，因此虚拟仿真教学设计理念中有“能实不虚”的原则和共识。推拿学作为注重动手能力和手法感受的一门实践性操作性学科，在虚拟仿真建设中有一定难度，同时也存在一定争议，认为推拿学不能也不需要虚拟仿真教学改革。随着时代的发展，特别是全球化诸多的不确定因素存在的背景下，为了应对可能存在的线上教学需要，“推拿学”虚拟仿真的需求显而易见，近年来有不少学校开始尝试“推拿学”虚拟仿真教学平台建设［5］。所采用的方法有线上讲解、视频多媒体、动画、VR等形式。这些方法中，VR技术的使用相对传统线上教学更贴近虚拟仿真情境模拟。有学者认为将VR技术运用于针灸推拿教学训练，是医学教育发展的必然趋势，VR技术在针灸推拿教学训练中的应用也取得了一定进展［8］。同时指出VR技术存在一些不足。特别是推拿教学中力量检测和力学反馈技术还远不够成熟［9，10］。基于以上考虑，本教学团队在项目设计时经过反复斟酌考虑，确定暂时抛弃设备依赖的VR技术的使用，转而采用人体结构透视、骨骼三维建模、生物力学以及动画情境等多种相对较为成熟的易于可及的虚拟仿真手段，综合应用于“推拿学”不同种类不同特点的手法和临床应用的教学，基本实现了较为普及的应用终端上的使用，如智能手机、PC端、平板设备等，实现了虚拟仿真教学的可及性。根据目前教学反馈，在一定程度上达到了虚拟仿真教学的要求。
参考文献
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运动生物力学的任务范文5
摘 要：采用无接触式激光三维足型扫描仪对97名足部无疾病和损伤史的田径运动员进行足部扫描，获取受试者在0体重负重（简称0BW）、单足站立1/2体重负重（简称1/2BW）、单足站立全部体重负重（简称1BW）和单足站立全部体重加20 kg负重（简称1BW+20 kg）四个不同载荷情况下的足部外形特征及变化。研究认为不同载荷压力对足部外形变化有一定影响；我国青年田径运动员的足长、足宽、内踝高、外踝高、内侧纵弓高等指标容易因载荷的不同而产生明显变化；我国青年田径运动员的足面长、足跟宽、跖趾斜宽角、自然前翘角等指标不易受到载荷变化的影响；我国青年田径运动员的内侧纵弓长、外侧纵弓长、第一跖趾高、足背高、拇趾偏角、足跟面积等指标在一定载荷范围内变化明显，但超过承重范围则不再因载荷增大而变化。
关键词：青年田径运动员；足部外形；不同载荷；特征指标
中图分类号：G804.63文献标识码：A文章编号：1007-3612(2008)12-1649-03
A Study of Chinese Junior Athletes' Foot 3Dimension Features under Different Loads
ZHU Xiaolan, YANG Hui
（Beijing Sport University, Beijing 100084, China）
Abstract:A noncontacted foot 3D laser scanner is used to obtained foot shape
data and their changes under four increasing loads of 97 athletes without disease and injury history in their feet: nonbody weight load (0BW), semibody weight on one foot (1/2BW), fullbody weight (1BW) and fullweightplus20kg (1BW=20kg).Firstly, different weight loads have influence on junior athletes' foot shapes. Secondly, sensitive and nonsensitive indexes are discovered. Chinese junior athletes'
length, width of foot, internal ankle height, external ankle height, and internal arch height varied significantly with load increasing, while their length of instep, width of heel, toe angle and natural declining angle have no difference identified under different loads. While for some indexes, such as length of internal arch, length of external arch, height of first metatarsophalangeal articulations, height of instep, deviation angle of thumb toe, and area of heel, there are apparent changes in a certain range of load, but no change beyond that range.
Key words: junior athletes; foot shape; different weight loads; characteristic indexes
足，作为人体静态平衡及动态运动的重要支持条件，其外形受到种族、地区、遗传、生活方式等因素影响而各异，相对于个体来讲，在人体支撑、平衡与运动中，由于受到身体负重、站立姿势、运动任务和习惯、运动方法和强度、以及鞋等诸多因素的影响，足部形态也会随之发生改变。结合足扫描技术，对不同专项运动员的足型进行规律性研究，根据不同专项运动员的足型特点进行个性化运动鞋设计将会成为一项重要的研究内容，在临床生物力学、人类功效学和运动生物力学等领域拓展新的应用前景和研究方向。
1 研究对象与方法
1.1 研究对象 随机选取97名（31名女性，66名男性）无足部损伤史的田径运动员作为测试对象。受试田径运动员平均年龄19.8岁，从事专项训练时间平均4.2 a，训练成绩均达到国家二级以上，其中包括62名跑走项目运动员、17名跳跃项目运动员和18名投掷运动员。
1.2 研究方法
1.2.1 测试仪器 研究使用由昆山多威体育用品有限公司出资，清华大学研制的国内首台QD-1无接触式激光三维足型扫描仪进行田径运动员足部外形指标的测量。
1.2.2 测试指标
假设：足平踏于地面时，以足跟跟结节点为原点，从跟结节到第二趾尖点的方向作为Y轴正方向，以地面为XOY平面，以垂直地面向上的方向为Z轴正方向，建立右手坐标系，定义六项共18个指标：
1) 长度指标：足长、足面长、内侧纵弓长、外侧纵弓长
2) 宽度指标：足宽、足跟宽
3) 高度指标：足背高、第一跖趾高、内踝高、外踝高、内侧纵弓高
4) 围度指标：足围、足跟围、踝上围
5) 角度指标：跖趾斜宽角度、拇趾偏角度、自然前翘角
6) 面积指标：足跟面积
1.2.3 测试过程 测试时，受试者将单足放置在足型测试仪上，保证足部的直立状态，分别在不同载荷负重的情况下，测试足型。为保证受试者不同载荷状态，特设压力显示表在仪器上方，当仪器压力数据显示为规定载荷时，开始测试。
投稿日期：2008-06-06
投稿日期：省部级一般项目/教育部教学研究项目（2008）。
作者简介：朱晓兰，讲师，博士，研究方向运动生物力学。
每个受试者需要完成0体重负重（简称0BW）、单足站立1/2体重负重（简称1/2BW）、单足站立全部体重负重（简称1BW）和单足站立全部体重加20 kg负重（简称1BW+20 kg）四种载荷情况下，分左、右足，共8次测试。
测试仪器的y轴、z轴方向距离较长，受试者可以很轻松的将全足及踝部置于测试板的中央区域，保证受试者全足及踝部接受扫描测试。
1.2.4 数据处理 对测量所得的数据，运用spss13.0统计软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 不同载荷静态负重下青年田径运动员足部外形指标分布情况分析 对在不同载荷下获得的田径运动员足部外形长度数据进行柯尔莫哥洛夫-斯米诺夫检验（One-Somple Kolmogorov-Smirnov Test拟合优度型检验），发现除第一跖趾高指标、内侧纵弓高指标、跖趾斜宽、自然前翘角指标在不同载荷情况下不服从正态分布外，其他各长度指标、宽度指标、围度指标、面积指标等数据在不同载荷压力下均趋于正态分布（Sig.>α（=0.05））。
2.2 不同载荷静态负重下青年田径运动员足部外形长度指标分析 通过对不同载荷下长度指标进行比较分析及差异性分析发现，不同载荷负重对足部外形长度指标有一定影响。由于足底韧带的牵拉与张弛，使得足弓在不同承重下长度发生变化，从而引起足长指标的变化。载荷增加，足弓承受重力下沉，足长变长，明显大于无负重情况下的足长。足在0BW（如摆动阶段）时与1/2BW、1BW（如支撑阶段）时足长指标间有明显差异，足长指标随载荷增大而增大。但是当载荷量达到一定程度（>1BW）时，足长指标并未随着载荷的继续增大而有明显变化。分析原因，可能有两种：一是当足在1BW（如单足支撑阶段）情况下的足长改变已经达到极限，再加20 kg负重对足长也无影响，所以足长指标间无显著性差异；二是1BW+20 kg载荷量不足以对在1BW情况下的足长指标做进一步改变，因此足长指标间无显著性差异。
此外，一定量的载荷负重（>1BW）能够引起内侧纵弓长、外侧纵弓长指标的明显变化。内侧纵弓长指标的变化部分反映了内侧纵弓的变化情况，外侧纵弓长指标的变化部分反映了外侧纵弓的变化情况，一定量的载荷负重（>1BW） 下的内侧纵弓长、外侧纵弓长明显大于无负重情况下的内侧纵弓长、外侧纵弓长，但当载荷量达到一定程度（>1/2BW）后，随着载荷的增大，内侧纵弓长、外侧纵弓长则无明显变化。但不同载荷负重对足面长指标变化无影响。
2.3 不同载荷静态负重下青年田径运动员足部外形宽度指标分析 足宽指标的变化主要体现足横弓在负重情况下的变化特点。本研究发现，不同负重对足宽的变化影响较大，随着压力的增大，足横弓高度降低，足宽变宽。进一步说明足横弓对负重的变化较为敏感，容易因载荷的增大而增宽。但是，不同载荷负重对足跟宽指标变化影响较小。足跟宽指标的变化主要体现足跟脂肪垫在负重情况下的变化。在由0BW到1/2BW的过程中，足跟宽变化较为明显，说明足跟脂肪垫在开始承重时相比较无负重情况下有显著变化，之后，随着载荷的增大，足跟宽无明显变化，说明继续加大载荷对足跟宽无明显影响。因此，考虑在制鞋时跖趾部位宽度的弹性要比足跟部的弹性更大些才舒服。
2.4 不同载荷静态负重下青年田径运动员足部外形高度指标分析 由分析可以看出，不同载荷负重对足部外形高度指标有一定影响。内踝高、外踝高、内侧纵弓高指标容易因不同载荷负重而产生变化。内踝高指标的变化部分反映了内侧纵弓高度的变化情况，外踝高指标则反映外侧纵弓高度的变化情况，此二项指标与内侧纵弓高共同反映了足纵弓的高度变化。此三项高度指标都随着载荷的变化而一致变化，即，载荷增大，高度降低，且不同载荷下的高度有显著性差异。说明不同负重对内踝高、外踝高、内侧纵弓高的变化影响较大，随着压力的增大，足弓高度降低。此外，内踝高、外踝高这二项指标个体差异较大，这一特点在设计制作鞋帮高度及内垫时建议着重考虑。不过，载荷的增加对一定载荷负重（>1/2BW）情况下的第一跖趾高、足背高指标无明显影响。与0BW情况下的第一跖趾高和足背高相比，附加载荷会对此二项指标产生显著的影响，但当载荷进一步增加，达到一定程度（>1/2BW）后，却不会造成此二项指标的继续明显改变。
2.5 不同载荷静态负重下青年田径运动员足部外形围度指标分析 因载荷的不同，使得承重的足内部骨骼结构发生一定相对的位置变化，导致足部外形围度指标的改变。由研究分析可以看出，不同载荷负重对左、右足围度指标影响不同。不同的载荷承重对左足的足围、踝上围产生较大影响，但对右足的足围、踝上围无明显影响。同时，不同载荷承重对左足足跟围无明显影响，却对右足足跟围指标有一定影响，一定载荷承重下的足跟围与0BW下的足跟围间存在显著性差异。究其原因，可能与田径运动员优势足的存在有关。
2.6 不同载荷静态负重下青年田径运动员足部外形角度指标分析 一定载荷负重能够引起拇趾偏角指标的变化。与0BW情况下的拇趾偏角相比，载荷的增加对拇趾偏角指标的影响比较明显，但当载荷已达到一定程度（>1/2BW）以后，载荷的继续增加对拇趾偏角指标的改变无明显影响。但是，不同载荷负重对跖趾斜宽角、自然前翘角指标无明显影响。
2.7 不同载荷静态负重下青年田径运动员足部外形面积指标分析 一定载荷负重能够引起足跟面积指标的变化。与0BW情况下的足跟面积相比，载荷的增加对足跟面积指标的影响比较明显，但当载荷已达到一定程度（>1/2BW）后，载荷的继续增加对足跟面积指标的改变无明显影响。说明足底受力时先由足跟脂肪垫缓冲，当载荷继续增加时足跟脂肪垫不再有明显变化，此时，由鞋垫材料进行继续缓冲，此特点可在制作鞋垫时着重考虑。
3 结论与建议
3.1 结论
1) 不同载荷压力对足部外形变化有一定影响。
2) 我国青年田径运动员的足长、足宽、内踝高、外踝高、内侧纵弓高等指标容易因载荷的不同而产生明显变化。
3) 我国青年田径运动员的足面长、足跟宽、跖趾斜宽角、自然前翘角等指标不易受到载荷变化的影响。
4) 我国青年田径运动员的内侧纵弓长、外侧纵弓长、第一跖趾高、足背高、拇趾偏角、足跟面积等指标在一定载荷范围内变化明显，但超过承重范围则不再因载荷增大而变化。
3.2 建议
1) 进一步对青年田径运动员分不同专项进行大样本量的足部外形测试，建立青年田径运动员足形指标数据库。
2) 利用青年田径运动员足部外形的在不同载荷下的变化规律，通过指标间的相互关系来说明和解释青年田径运动员足部外形的结构、影响因素和作用大小。
3) 通过实验条件的控制，加大载荷的负重，进一步研究青年田径运动员足部外形特点，进一步做特征指标相对值规律的研究。
4) 通过把指标的测量值和制鞋业的某种标准进行比较，从而对运动鞋的制作进行标准评定，也可为青年田径运动员的选材提供依据。
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运动生物力学的任务范文6
摘 要 网球发球的主要影响因素有心理因素、生物学因素以及技术战术因素。所以探究影响网球发球成功率的主要因素，以便针对性的制定训练计划，对提高运动员网球发球成功率有着十分重要的意义。
关键词 网球 发球 影响因素 技术
体育院校是高等院校网球教学的主体，起着主导和示范作用。当今体育院校网球教学中，发球技术教学是教学中的难点，是最难掌握的技术之一，很多学生到毕业时对发球技术的掌握仍不十分理想。本文以重庆大学网球公开赛赛前六名临场技术统计为基础，对运动员在比赛中的发球技术特点及存在的问题进行分析，找出主要的影响因素，为今后重庆大学网球专项生训练和比赛提供参考依据。
一、网球发球技术的主要影响因素
通过对重庆大学网球公开赛前六名学生所参加单打比赛的发球技术进行临场技术统计的分析发现：网球发球成功率的主要影响因素在于运动员的心理水平以及技术水平。本文首先对发球技术和心理水平进行阐述，然后对世界优秀网球运动员的发球技术特征和心理特征进行了剖析，最后结合重庆大学网球公开赛中的发球技术情况，对其发球技术进行了个案分析。
（一）抛球动作
抛球动作看似简单，但许多人做不好，因为抛球是由非主力的右手来完成的。我们不能把抛球和挥拍看作两个互不关联的动作，而是要把它们看作一个整体，保持节奏的一致。研究表明：发球的成功与否60%取决于抛球的好坏，击球不稳定的学生绝大部分抛球效果不佳。
（二）击球点
击球点是指球拍击球时与球接触的那个点。这个点是一个空间位置，包括三个方面的内容；第一是这个点距击球者身体的前后距离；第二是这个点距击球者身体的左右距离；第三是这个点距地面的垂直高度。击球点不准是发球技术教学中的一大难点，对发球的成功率有很大的影响。
（三）平衡与协调
发球是运用全身各部位，协调发力的一项技术。发球的力量来源于蹬腿、收腹、甩臂、扣腕等，而这一系列的发力都必须依次进行才能达到最佳的发力效果，而达到这些效果需较高的协调和平衡性。
（四）拍面和击球部位
拍面是指击球瞬间拍面与地面间的位置关系。击球部位是指球拍击球时，球拍触球的位置。拍面的角度有垂直、前倾、后仰三种，击球部位有上、中、下和左、中、右几种。在有些击球中，球拍接触球的部位也有中上部、右下部等多个部位结合的情况，因此具体情况应具体分析。不同的技术动作要求不同的拍形，不同的拍形使拍面与球不同的部位接触。
（五）稳定性
学生对发球技术掌握程度的一项重要评价指标就是其稳定性，绝大部分学生发球的稳定性都不高，究其原因主要有心理、技术、意识和对发球的重视不够等，在教学中往往是对发球技术动作的掌握重视有余，而对发球技术练习时的成功率则重视不够。而稳定的发球又是其技术发挥的前提，只有拥有了稳定的发球才能使自己在发球时胸有成竹，充分发挥自己拥有的技术水平，才算是真正掌握了发球技术。
（六）心理调节
1.发球的心理定向。心理定向是指运动员在发球时的心理准备状态和注意的指向性。运动员发球的心理定向左右着发球的稳定性，影响着发球成功率。运动员的情绪状态不是影响发球成功率的直接心理因素，只是间接因素。情绪异常致使发球动作变形，导致发球失误。
2.心理调控。心理调控是运动员克服在比赛中出现各种心理障碍加以调整的机制。发球的心理调控取决于运动员的心理训练素质，发球是需要高度的空间、时间和肌肉协调配合等稳定的心理状态。比赛规模越大，比赛越激烈，面对的比赛任务越重要，运动员的压力就越大，情绪体验就越深刻，心理变化就越大，就越容易紧张。
二、结论及建议
（一）结论
运动员发球成功率的主要影响因素在于发球运动员所选择的发球方式，技术的掌握程度以及心理因素。三种发球方式中侧旋发球的成功率最高，上旋发球次之，平击球球速最快但稳定性最差。技术的掌握程度越高，动作越协调，发力越顺畅，稳定性越高，所以成功率越高。而稳定、平稳的心理状态是能顺利发挥出真实水平的前提。
（二）建议
1.一发可以采取进攻性较强的平击发球，而二发最好选择成功率相对较高的侧旋发球或上旋发球来减少发球的失误。2.将发球与其它技术组合串联起来进行练习，并且要在与比赛情景下练习发球，如在一定心率条件下、一定的呼吸频率下、在破发球点下等各种类似比赛情况下来练习发球的成功率、落点、速度等。3.应提高发球的力量和稳定性，从而提高二发的最快速度和落点的准确性以及发球的成功率。
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